CN103338086B - 一种卫星移动通信终端射频一致性测试系统及其测试方法 - Google Patents

Abstract

一种卫星移动通信终端射频一致性测试系统及其测试方法，系统包括逻辑信道信息发生器、频率校正信道调制模块、其它业务和控制信道调制模块、信道复用模块、射频上变频模块、星地信道模拟器、双工器、衰减器、射频下变频模块、信道解复用模块、终端随机接入信道解调模块、终端业务数据信道信息采集模块和射频一致性测试模块。本发明通过星地信道模拟器，配合射频上变频、射频下变频和衰减器，构造一种星地信道环境，测试系统模拟地面站对卫星移动通信终端进行测试。本发明对卫星移动通信终端射频一致性进行测试，结构简单、易于实现，能降低测试成本，推动卫星移动通信产业化发展。

Description

一种卫星移动通信终端射频一致性测试系统及其测试方法

技术领域

本发明涉及一种卫星移动通信终端射频一致性测试系统及方法，属于通信领域。

背景技术

卫星移动通信具备覆盖范围大、作用距离远、组网灵活、通信费用基本与距离无关、不受地面现有设备的限制、受地形、地物影响小等突出优点，过去几十年在国外得到了迅速发展。

在卫星移动通信产业链发展中，终端的功能和性能直接影响用户的体验和产业的健康发展，终端的全面测试是非常必要的步骤，对整个产业链的发展具有重要的意义。射频一致性测试即为终端测试重要内容之一。

国际上常见的终端有海事卫星（Inmarsat）终端、亚星（ACeS）终端、欧星（Thuraya）终端和TerreStar终端等。我国目前尚没有自己的卫星移动通信系统、终端和一致性测试系统。本发明旨在填补我国在卫星移动通信终端射频一致性测试领域的空白，促进国内卫星移动通信领域的发展。

目前国内关于移动通信终端射频一致性测试的研究主要集中于地面移动通信系统如2G的GSM，3G的TD-SCDMA、WCDMA等。由于通信体制和信道环境不同，地面射频一致性方法难以直接应用于卫星通信终端射频一致性测试，例如TD-SCDMA终端留有专门的参考测量信道（RMC），测试设备可以通过RMC对终端进行测试。在卫星通信环境中，由于地面站设备发射信号需要经过卫星转发后到达终端，反之，终端发射信号也需要经过卫星转发返回至地面站，因此带来的缺陷是信道延时大，测试时也需要针对卫星信道特点进行研究。

发明内容

本发明解决的技术问题为：克服现有技术的不足，提供一种卫星移动通信终端射频一致性测试系统及方法，结构简单、易于实现，并且降低了测试成本。

本发明的技术方案是：一种卫星移动通信终端射频一致性测试系统，包括逻辑信道信息发生器、频率校正信道调制模块、其它业务和控制信道调制模块、信道复用模块、射频上变频模块、星地信道模拟器、双工器、衰减器、射频下变频模块、信道解复用模块、终端随机接入信道解调模块、终端业务数据信道信息采集模块和射频一致性测试模块；

所述的逻辑信道信息发生器产生逻辑信道信息，并接收终端随机接入信道解调信息；逻辑信道信息发生器产生的逻辑信道信息包括：提供给频率校正信道调制模块的控制信息，提供给其它业务和控制信道调制模块的广播信息、控制信息、业务信息；

所述的频率校正信道调制模块接收逻辑信道信息发生器产生的控制信息，生成频率校正信道调制数据并送至信道复用模块；

所述的其它业务和控制信道调制模块接收逻辑信道信息发生器产生的广播信息、控制信息、业务信息，生成相应的调制数据并送至信道复用模块；

所述的信道复用模块将频率校正信道调制模块和其它业务和控制信道调制模块输出的调制数据进行复用，并将复用后的调制数据输出至射频上变频模块；

所述的射频上变频模块将接收到的复用后的调制数据上变频至卫星移动通信上行频段，并将变频后的调制数据输出至星地信道模拟器；

所述的星地信道模拟器模拟卫星与地面之间的星地通信信道，对射频上变频模块输出的调制信号按信道模型进行加噪、衰落处理，输出模拟下行信号至双工器；

所述的双工器将星地信道模拟器输出模拟下行信号送至被测卫星移动通信终端，同时将被测卫星移动通信终端发射的信号送至衰减器；

所述的衰减器将双工器输出的由被测卫星移动通信终端发射的信号衰减后送至射频下变频模块；

所述的射频下变频模块对衰减器输入进来的信号进行射频下变频处理后，送至信道解复用模块；

所述的信道解复用模块将射频下变频模块输入进来的信号进行解复用处理后，分别送至终端随机接入信道解调模块以及终端业务数据信道信息采集模块；

所述的终端随机接入信道解调模块将信道解复用模块输入进来的信号解调得到终端随机接入信息，并将终端随机接入信息输出至逻辑信道信息发生器，逻辑信道信息发生器接收该信息并据此生成控制信息；

所述的终端业务数据信道信息采集模块采集信道解复用模块输入进来的信号并送至射频一致性测试模块；

所述的射频一致性测试模块根据终端业务数据信道信息采集模块输入进来的数据，对所需射频一致性测试项进行分析测试，并输出结果。

一种卫星移动通信终端射频一致性测试系统的测试方法，步骤如下：

1）设置星地信道模拟器参数，根据被测卫星移动通信终端输入功率与射频上变频输出功率，设置星地信道模拟器增益；所述星地信道模拟器增益设置的数值为被测卫星移动通信终端输入功率与射频上变频输出功率的差值；

2）根据被测卫星移动通信终端输出功率与射频下变频输入功率，设置衰减器参数；所述衰减器参数为终端输出功率与射频下变频输入功率的差值；

3）设置逻辑信道信息发生器产生的广播信息参数，根据射频上变频器-星地信道模拟器-双工器-衰减器-射频下变频器的通道延时，得到时间同步参数，作为广播信息参数；

4）根据预设的被测卫星移动通信终端的频率信息，设置逻辑信道信息发生器控制信息、射频上变频器参数和射频下变频器参数；

5）卫星移动通信终端射频一致性测试系统发射频率校正信道调制数据，被测卫星移动通信终端接收该调制数据后进行频率同步和时间同步；

6）卫星移动通信终端射频一致性测试系统发射广播信息，所述的广播信息包括步骤3）中所得的广播信息参数；被测卫星移动通信终端接收该广播信息后获得时频同步；被测卫星移动通信终端发送随机接入信道信息至卫星移动通信终端射频一致性测试系统；

7）卫星移动通信终端射频一致性测试系统接收随机接入信道信息，解算得到时间偏差信息，将该时间偏差信息以及预设的被测卫星移动通信终端的时隙、频率同时发送给被测卫星移动通信终端；

8）被测卫星移动通信终端根据卫星移动通信终端射频一致性测试系统发送的时隙、频率，发送业务信息至卫星移动通信终端射频一致性测试系统；卫星移动通信终端射频一致性测试系统在指定时隙和频率上接收被测卫星移动通信终端发送的业务信息，通过射频一致性测试模块完成对被测卫星移动通信终端射频发射一致性的测试；卫星移动通信终端射频一致性测试系统在指定时隙和频率上向被测卫星移动通信终端发送业务信息，被测卫星移动通信终端解调并反馈给卫星移动通信终端射频一致性测试系统，完成对被测卫星移动通信终端射频接收一致性的测试。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)针对卫星移动通信信道特点设计，实际卫星信道延时大，本发明以测试系统链路延时代替实际卫星信道延时，并对通信协议作了相应调整，缩短了测试时间，提高了测试效率；

(2)应用本发明的一致性测试方法不需要专用的参考测量信道，适用性广；

(3)本发明卫星移动通信终端射频一致性系统基于模块化设计，易于实现，测试成本低。

附图说明

图1为本发明提供的卫星移动通信终端射频一致性测试系统；

图2为卫星移动通信链路示意图；

图3为卫星移动通信终端射频一致性测试系统测试流程图。

具体实施方式

本发明提出一种卫星移动通信终端射频一致性测试系统及方法。

如图2所示，实际的卫星移动通信环境为：在下行链路上，地面站发射信号通过卫星转发后发送到被测卫星移动通信终端；在上行链路上，被测卫星移动通信终端发射信号经过卫星转发后送至地面站。上下行链路皆为星地信道环境。

基于测试需求、实现难度和成本等原因，测试系统可不需搭建实际的星地通信环境，对卫星移动通信终端进行一致性测试，而可以采用更有效便捷的测试系统与方法，此即本发明的主旨。

如图1所示，本发明的主要思想是：构造一种星地信道环境，模拟地面站对卫星移动通信终端进行测试。在下行链路上，射频上变频后的发射信号、经星地链路信道模拟器后，进入被测卫星移动通信终端作为输入，此信号最大程度的模拟真实信号，为使实现更加简洁，射频上变频的部分增益可移至星地信道模拟器实现。在上行链路上，射频信号经过双工器、衰减器、进入射频下变频模块，此信号用于系统测试终端射频一致性性能，故信号输入需要工作在测试系统最佳工作范围，而不必模拟真实的星地通信信号，为实现这一目的，需合理设置衰减器参数。由于实际星地信道延时较大，先测试射频上变频器-星地信道模拟器-双工器-衰减器-射频上变频器通道延时，以此为参数代替实际星地信道延时参数。

下面为本发明具体实施方式：

逻辑信道信息发生器主要负责提供给频率校正信道调制模块的控制信息、其它业务和控制信道调制块的广播信息、控制信息、模拟业务信息。频率校正信道调制模块控制信息包括信道的时间、频率信息。广播信息中，时间同步参数是最重要信息之一，控制信息则包括分配给被测卫星移动通信终端的时间和频率信息。

频率校正信道调制根据逻辑信道信息发生器提供的时间、频率信息，生成频率校正信道调制信息，该调制波形依据卫星移动通信协议，为双线性调频信号，其中心频点为输入的频率信息。

其它业务和控制信道调制模块接收逻辑信道信息发生器提供的广播信息、控制信息、模拟业务信息，生成相应的调制数据。依据卫星移动通信协议，具体的调制过程分为CRC校验、信道编码、交织、加密加扰、基带数据调制与成型滤波。

信道复用模块将频率校正信道调制模块和其它业务和控制信道调制模块输出的调制数据进行复用，依据信道分配的时间和频率，对信号进行时间移位与叠加后，送入射频上变频模块。

射频上变频模块接收信道复用模块输出的基带调制数据，进行上变频处理，设输出功率为P_tx，输出至星地信道模拟器。

星地信道模拟器实现方式包括但不限于加性高斯白噪声信道（AWGN）莱斯（Rice）信道模拟器，前者可用衰减器实现，后者可用地面通用的信道模拟器实现。星地信道模拟器的增益为G_ch。

双工器将星地信道模拟器的输入输出到被测卫星移动通信终端，同时将被测卫星移动通信终端的发射信号输出至衰减器。双工器的工作频段必须包括卫星移动通信的上行频段[f_upL,f_upH]、下行频段[f_downL,f_downH]。其中，f_upL、f_upH和f_downL、f_downH分别为上下行频段的最低频率和最高频率。

设输入到卫星移动通信终端的测试信号功率为P_t，则有P_tx+G_ch=P_t。

双工器接收被测卫星移动通信终端信号后，送至衰减器，接收的被测卫星移动通信终端发射信号功率为P_r，衰减值为A_ch。

射频下变频模块对衰减器输出的被测卫星移动通信终端发射信号进行射频下变频处理。射频下变频模块最佳工作点要求为：输出功率P_rx，测试系统接收此信号后，解调处理误码率小于10^-8。同时，P_r-A_ch=P_rx。

信道解复用模块对输入信号进行解复用处理，是信道复用的逆过程。

被测卫星移动通信终端随机接入信道解调模块接收信道解复用模块输入，捕获、跟踪并解调被测卫星移动通信终端随机接入信息，包括同步时间偏差、接入申请等，输出至逻辑信道信息发生器。

被测卫星移动通信终端业务数据信道信息采集模块接收信道解复用模块输入，依据测试系统指配给被测卫星移动通信终端的时间和频率信息，采集被测卫星移动通信终端业务信息，输出至射频一致性测试模块。

射频一致性测试模块接收被测卫星移动通信终端业务数据信道信息采集模块送入的数据，对所需射频一致性测试项进行分析测试，并输出结果。射频一致性测试包括发射一致性测试与接收一致性测试。

如图3所示，本发明一种卫星移动通信终端射频一致性测试系统的测试方法，具体步骤如下：

1）设置星地信道模拟器参数，根据被测卫星移动通信终端输入功率与射频上变频输出功率，设置星地信道模拟器增益；所述星地信道模拟器增益设置的数值为被测卫星移动通信终端输入功率与射频上变频输出功率的差值；

2）根据被测卫星移动通信终端输出功率与射频下变频输入功率，设置衰减器参数；所述衰减器参数为终端输出功率与射频下变频输入功率的差值；

3）设置逻辑信道信息发生器产生的广播信息参数，根据射频上变频器-星地信道模拟器-双工器-衰减器-射频下变频器的通道延时，得到时间同步参数，作为广播信息参数；

4）根据预设的被测卫星移动通信终端的频率信息，设置逻辑信道信息发生器控制信息、射频上变频器参数和射频下变频器参数；

5）卫星移动通信终端射频一致性测试系统发射频率校正信道调制数据，被测卫星移动通信终端接收该调制数据后进行频率同步和时间同步；

6）卫星移动通信终端射频一致性测试系统发射广播信息，该信息包括步骤3）中所得广播信息参数，被测卫星移动通信终端接收该广播信息后获得时频同步，即终端自身用来与测试系统时频同步；被测卫星移动通信终端发送随机接入信道信息至卫星移动通信终端射频一致性测试系统；

7）卫星移动通信终端射频一致性测试系统接收随机接入信道信息，解算得到时间偏差信息，将该时间偏差信息以及预设的被测卫星移动通信终端的时隙、频率同时发送给被测卫星移动通信终端；

8）被测卫星移动通信终端根据卫星移动通信终端射频一致性测试系统发送的时隙、频率，发送业务信息至卫星移动通信终端射频一致性测试系统；卫星移动通信终端射频一致性测试系统在指定时隙和频率上接收被测卫星移动通信终端发送的业务信息，通过射频一致性测试模块完成对被测卫星移动通信终端射频发射一致性的测试；卫星移动通信终端射频一致性测试系统在指定时隙和频率上向被测卫星移动通信终端发送业务信息，被测卫星移动通信终端解调并反馈给卫星移动通信终端射频一致性测试系统，完成对被测卫星移动通信终端射频接收一致性的测试

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (2)

1.一种卫星移动通信终端射频一致性测试系统，其特征在于：包括逻辑信道信息发生器、频率校正信道调制模块、其它业务和控制信道调制模块、信道复用模块、射频上变频模块、星地信道模拟器、双工器、衰减器、射频下变频模块、信道解复用模块、终端随机接入信道解调模块、终端业务数据信道信息采集模块和射频一致性测试模块；

所述的逻辑信道信息发生器产生逻辑信道信息，并接收终端随机接入信道解调信息；逻辑信道信息发生器产生的逻辑信道信息包括：提供给频率校正信道调制模块的控制信息，提供给其它业务和控制信道调制模块的广播信息、控制信息、业务信息；

所述的频率校正信道调制模块接收逻辑信道信息发生器产生的控制信息，生成频率校正信道调制数据并送至信道复用模块；

所述的其它业务和控制信道调制模块接收逻辑信道信息发生器产生的广播信息、控制信息、业务信息，生成相应的调制数据并送至信道复用模块；

所述的信道复用模块将频率校正信道调制模块和其它业务和控制信道调制模块输出的调制数据进行复用，并将复用后的调制数据输出至射频上变频模块；

所述的射频上变频模块将接收到的复用后的调制数据上变频至卫星移动通信上行频段，并将变频后的调制数据输出至星地信道模拟器；

所述的星地信道模拟器模拟卫星与地面之间的星地通信信道，对射频上变频模块输出的调制信号按信道模型进行加噪、衰落处理，输出模拟下行信号至双工器；

所述的双工器将星地信道模拟器输出模拟下行信号送至被测卫星移动通信终端，同时将被测卫星移动通信终端发射的信号送至衰减器；

所述的衰减器将双工器输出的由被测卫星移动通信终端发射的信号衰减后送至射频下变频模块；

所述的射频下变频模块对衰减器输入进来的信号进行射频下变频处理后，送至信道解复用模块；

所述的信道解复用模块将射频下变频模块输入进来的信号进行解复用处理后，分别送至终端随机接入信道解调模块以及终端业务数据信道信息采集模块；

所述的终端随机接入信道解调模块将信道解复用模块输入进来的信号解调得到终端随机接入信息，并将终端随机接入信息输出至逻辑信道信息发生器，逻辑信道信息发生器接收该信息并据此生成控制信息；

所述的终端业务数据信道信息采集模块采集信道解复用模块输入进来的信号并送至射频一致性测试模块；

所述的射频一致性测试模块根据终端业务数据信道信息采集模块输入进来的数据，对所需射频一致性测试项进行分析测试，并输出结果。

2.一种卫星移动通信终端射频一致性测试系统的测试方法，其特征在于如下步骤：

1）设置星地信道模拟器参数，根据被测卫星移动通信终端输入功率与射频上变频输出功率，设置星地信道模拟器增益；所述星地信道模拟器增益设置的数值为被测卫星移动通信终端输入功率与射频上变频输出功率的差值；

2）根据被测卫星移动通信终端输出功率与射频下变频输入功率，设置衰减器参数；所述衰减器参数为终端输出功率与射频下变频输入功率的差值；

3）设置逻辑信道信息发生器产生的广播信息参数，根据射频上变频器-星地信道模拟器-双工器-衰减器-射频下变频器的通道延时，得到时间同步参数，作为广播信息参数；

4）根据预设的被测卫星移动通信终端的频率信息，设置逻辑信道信息发生器控制信息、射频上变频器参数和射频下变频器参数；

5）卫星移动通信终端射频一致性测试系统发射频率校正信道调制数据，被测卫星移动通信终端接收该调制数据后进行频率同步和时间同步；

6）卫星移动通信终端射频一致性测试系统发射广播信息，所述的广播信息包括步骤3）中所得的广播信息参数；被测卫星移动通信终端接收该广播信息后获得时频同步；被测卫星移动通信终端发送随机接入信道信息至卫星移动通信终端射频一致性测试系统；

7）卫星移动通信终端射频一致性测试系统接收随机接入信道信息，解算得到时间偏差信息，将该时间偏差信息以及预设的被测卫星移动通信终端的时隙、频率同时发送给被测卫星移动通信终端；

8）被测卫星移动通信终端根据卫星移动通信终端射频一致性测试系统发送的时隙、频率，发送业务信息至卫星移动通信终端射频一致性测试系统；卫星移动通信终端射频一致性测试系统在指定时隙和频率上接收被测卫星移动通信终端发送的业务信息，通过射频一致性测试模块完成对被测卫星移动通信终端射频发射一致性的测试；卫星移动通信终端射频一致性测试系统在指定时隙和频率上向被测卫星移动通信终端发送业务信息，被测卫星移动通信终端解调并反馈给卫星移动通信终端射频一致性测试系统，完成对被测卫星移动通信终端射频接收一致性的测试。